Пигменты бактерий. Виды пигментов. Функции пигментов бактерий.

Колонии многих бактерий могут быть ярко окрашены, что связано с выделением окрашивающего вещества в среду либо окраской самих бактерий. Пигменты бактерий представлены различными веществами — каротиноидами, феназиновыми производными, пирролами, антоциана-ми и др. Пигменты бактерий — вторичные метаболиты, то есть они не являются веществами, обязательно присутствующими у всех бактерий. Например, даже внутри одного вида Serratia mareescens есть пигментообразующие и беспигментные штаммы. Среди пигментов преобладают жёлтые, оранжевые и красные каротиноидные пигменты. Способность к пигментообразованию выражена у видов Sarcina, Micrococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia и др. Этот признак генетически детерминирован, поэтому его используют в качестве дифференцирующего критерия.

• Пигменты защищают бактерии от действия видимого света и УФ-лучей. Мутанты, лишённые способности к пигментообразованию, быстро погибают на свету. Искусственно окрашенные бактерии (например, метиленовым синим) также проявляют повышенную лабильность к инсоляции. Бактерицидное действие солнечного света проявляется в присутствии кислорода и обусловлено фотоокислением. При этом клеточные пигменты (флавины и цитохромы) действуют как катализаторы.

Каротиноиды ингибируют этот процесс. У некоторых бактерий образование пигментов происходит только на свету (например, каротиноидов у туберкулёзной палочки).

• Многие пигменты проявляют антибиотические свойства. Между пигментацией и образованием вторичных метаболитов существует такая тесная корреляция, что при наличии пигментов можно с большой долей вероятности ожидать образования антибиотиков и других БАВ.

35. Все бактерии по типу дыхания подразделяются на об-лигатные аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы.

Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода (микобактерии туберкулеза), содержат ферменты, с помощью которых осуществляется перенос водорода от окисляемого субстрата к кислороду воздуха.

Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, и его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиноисцеты, бруцеллы, лептоспиры).

Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов — возбудители брюшного тифа, паратифов, кишечная палочка).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным (клостри-дии столбняка, ботулизма).

Аэробные бактерии в процессе дыхания окисляют различные органические вещества (углеводы, белки, жиры, спирты, органические кислоты и пр.).

Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии. Процессы разложения органических веществ в безкислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют брожением. В зависимости от участия определенных механизмов различают следующие виды брожения: спиртовое, осуществляемое дрожжами, молочно-кислое, вызываемое мол очно-кислыми бактериями, масляно-кислое и пр.

36. Ферменты микроорганизмов и их классификация. Использование ферментов микробов в практической деятельности человека.

Ферменты — биологические катализаторы. Они катализируют тысячи химических реакций, из которых слагается метаболизм микроорганизма. В настоящее время известно около двух тысяч ферментов.

Ферменты синтезируются самой микробной клеткой и имеют сложное строение. Некоторые состоят из белка – протеина, а другие представляют собой протеиды, состоящие из белка – апофермента и структуры небелковой природы – кофермента. В этом случае апофермент соединяется с активной группой изменяемого вещества, а кофермент способствует течению реакции.

Современная классификация ферментов также строится с учетом природы катализируемых ими реакций. Согласно разработанной комиссией по ферментам Международного биохимического союза классификации, они подразделяются на шесть главных классов.

Оксидоредуктазы — это ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. Они играют большую роль в процессах биологического получения энергии. К ним относятся дегидрогеназы (НАД, НАДФ, ФАД), цитохромы (Ь, с, сь а, а), ферменты, участвующие в переносе водорода, электронов и кислорода, и др.

Трансферазы катализируют перенос отдельных радикалов, частей молекул или целых атомных группировок от одних соединений к другим. Например, ацетилтрансферазы переносят остатки уксусной кислоты — СН3СО, а также молекул жирных кислот; фосфотрансферазы, или киназы, обусловливают перенос остатков фосфорной кислоты Н2Р 0 3 2 _. Известны многие другие трансферазы (аминотрансферазы, фосфорилазы и т. д.).

Гидролазы катализируют реакции расщепления и синтеза таких сложных соединений, как белки, жиры и углеводы, с участием воды. К этому классу относятся протеолитические ферменты (или пептидгидролазы), действующие на белки или пептиды; гидролазы глюкозидов, осуществляющие каталитическое расщепление углеводов и глюкозидов (р-фруктофуранозидаза, а-глюкозидаза, а- и р-амилаза, р-галактозидаза и др.); эстеразы, катализирующие расщепление и синтез сложных эфиров (липазы, фосфатазы).

Лиазы включают в себя ферменты, катализирующие отщепление от субстратов определенных химических групп с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или радикалов к двойным связям. Так, пируватдекарбоксилаза катализирует отщепление С02 от пировиноградной кислоты.

К лиазам относится также фермент альдолаза, расщепляющий шестиуглеродную молекулу фруктозо-1, 6-дифосфата на два трех-углеродных соединения. Альдолаза имеет большое значение в процессе обмена веществ.

Изомеразы осуществляют превращение органических соединений в их изомеры. При изомеризации происходит внутримолекулярное перемещение атомов, атомных группировок, различных радикалов и т. п. Изомеризации подвергаются углеводы и их производные, органические кислоты, аминокислоты и т. д. Ферменты этой группы играют большую роль в ряде процессов метаболизма. К ним относятся триозофосфатизомераза, глюкозофосфатизомера-за и др.

Лигазы катализируют синтез сложных органических соединений из простых. Например, аспарагинсинтетаза осуществляет синтез амида аспарагина из аспарагиновой кислоты и аммиака с обязательным участием аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), дающей энергию для этой реакции.

К группе лигаз относятся также карбоксилазы, катализирующие присоединение С02 к различным органическим кислотам. Например, фермент пируваткарбоксилаза катализирует синтез щавелевоуксусной кислоты из пировиноградной и С02.

37. Различия в ферментном составе используют для идентификации бактерий, поскольку они обусловливают различные биохимические свойства бактерий: сахаролитические (расщепление Сахаров), протеолитические (разложение белков) и другие, выявляемые по конечным продуктам расщепления (образование щелочей, кислот, сероводорода, аммиака и др.). Сахаролитические свойства определяют на дифференциально-диагностических питательных средах Гисса, Эндо, Левина, Плоскирева и др. Среды Гисса (пестрый ряд) состоят из мясопептонного бульона или полужидкого мясопептонного агара с добавлением какого-либо углевода (лактозы, маннита и др.) и индикатора, меняющего цвет при расщеплении углевода с кислотообразованием. Если бактерии расщепляют углевод с образованием кислоты и газа, цвет среды изменяется, появляются пузырьки газа. Набор сред Гисса применяют для идентификации возбудителей.

38. Чи́ стая культу́ ра (или аксеничная культура) — совокупность микроорганизмов одного вида, имеющие одинаковые морфологические, биохимические и культуральные свойства.

КОЛОНИЯ БАКТЕРИАЛЬНАЯ изолированное скопление клеток бактерий одного вида, формирующееся на поверхности или внутри плотных и полужидких питат. сред в результате размножения одной или нескольких бактериальных клеток. Внешний вид и строение колоний большинства видов бактерий имеют свои особенности и могут служить ориентировочным признаком для их идентификации.

В микробиологии клон - культура, выделенная из одной клетки: колония бактерий, выросшая на чашке Петри, начиная с единственной бактерии, является клоном идентичных клеток.

Штамм (от нем. Stammen, буквально — происходить) — чистая культура вирусов, бактерий, других микроорганизмов или культура клеток, изолированная в определённое время и в определенном месте.

39. Грибы широко распространены на нашей планете и встречаются в различных, иногда самых неожиданных местах. Они живут в почве и в воде, на различных мертвых остатках растений и животных, а также паразитируют на живых организмах. Грибы можно встретить в глубоких темных пещерах и в заоблачных высотах гор, в знойных безводных пустынях и в зонах вечной мерзлоты. Они способны пробиться сквозь асфальт и бетон, а споры их можно обнаружить во всем воздушном пространстве Земли, куда они заносятся воздушными потоками.

Строение грибов. Тело большинства грибов представляет собой грибницу, или мицелий, которая состоит из тонких бесцветных или желтоватых трубчатых нитей - гиф. Иногда встречаются грибы с яркоокрашенным мицелием - розовым, красным, желтым. Гифы мицелия разделены поперечными перегородками на отдельные клетки. Гифы могут плотно сплетаться, образуя, например, плодовые тела шляпочных грибов.

Грибница обычно развивается из спор, реже - из кусочков мицелия. Рост у мицелия всегда верхушечный. Скорость роста грибницы у различных грибов различна и во многом зависит от условий внешней среды. Некоторые грибы за сутки могут образовать мицелий суммарной длиной более 1 км. Продолжительность жизни грибницы - от нескольких дней до нескольких лет.

У некоторых грибов, например дрожжей, мицелий отсутствует, а их вегетативное тело представлено одиночными делящимися клетками.

Питание. Все грибы - гетеротрофы. Среди них есть сапротрофы (плесневые, дрожжевые, шляпочные грибы), обитающие на мертвых органических остатках, и паразиты (мучнисторосяные, ржавчинные, головневые и др.), которые питаются органическими веществами других организмов. И сапротрофы, и паразиты пищу всасывают после частичного ее переваривания с помощью ферментов, которые выделяются клетками гриба наружу.

Размножение грибов осуществляется бесполым (частями мицелия, почкованием и с помощью неподвижных спор) и половым путем.

Попав в благоприятные условия, части мицелия разрастаются в новые особи. Почкование характерно для дрожжевых грибов. Споры образуются внутри одноклеточных спорангиев или на концах некоторых нитей мицелия. В одном спорангии может быть до 10 тыс. спор. При вскрытии спорангия зрелые споры освобождаются и воздухом переносятся на огромные расстояния. Это обеспечивает широкое распространение многих грибов. В благоприятных условиях спора прорастает в новый мицелий.

Споры грибов состоят из одной или нескольких клеток и имеют микроскопические размеры. Они содержат мало запасных питательных веществ, поэтому большинство из них погибают. Однако их гибель восполняется образованием огромного количества спор. Так, копытообразное деревянистое плодовое тело трутовика, который нередко встречается на стволах ослабленных деревьев, образует 25-30 млрд., а шампиньоны - около 40 млн. спор в час. В 1 г огородной почвы можно обнаружить до 100 тыс. спор грибов.Мукор, или головчатая плесень. Его мицелий появляется на кусках хлеба, сыра, на конском навозе в виде пушистого белого налета, который через некоторое время чернеет. Гифы мукора не разделены перегородками и представляют собой сильно вытянутую разветвленную клетку с несколькими ядрами. Одни ответвления клетки проникают в субстрат и поглощают питательные вещества, другие приподнимаются вверх. На концах этих ответвлений развиваются округлые головки (отсюда и название - головчатая плесень) - спорангии, в которых образуются споры. При созревании спор оболочка спорангия разрывается и споры рассеиваются в воздухе. Воздухом они могут переноситься на большие расстояния. Попав в благоприятные условия, споры прорастают в новый мицелий.

Пеницилл и аспергилл. Эти грибы обитают преимущественно в верхних слоях почвы или встречаются в виде плесеней зеленого, сизого, голубого, реже - других цветов на плодах, овощах, томатной пасте, настое чая, обоях, изделиях из кожи и т.д.

У пеницилла мицелий состоит из разветвленных нитей, разделенных перегородками на клетки, и напоминает кисточку - отсюда и его название кистевик. На концах разветвленных нитей образуются цепочки спор, с помощью которых пеницилл размножается. У аспергилла цепочки спор располагаются на шаровидных или булавовидных вздутиях на вершине приподнимающихся гиф. По внешнему виду пеницилл и аспергилл заметно отличаются друг от друга.

40. Микоплазмы (PPLO — pleuropneumonia-like organisms, плевропневмониеподобные микроорганизмы) — прокариотные одноклеточные, грамотрицательные микроорганизмы, не имеющие клеточной стенки, которые были открыты при изучении плевропневмонии у коров. Микоплазмы, по всей видимости, являются наиболее простыми самостоятельно воспроизводящимися живыми организмами, объём их генетической информации в 4 раза меньше, чем у Escherichia coli.

Методы определения микоплазм разделяют на две группы — культуральные и альтернативные. Культуральные методы основаны на культивировании образцов биологического материала, в котором проверяется наличие микоплазм, в селективных (син. элективных) жидких и с добавлением агара питательных средах в аэробных и анаэробных условиях.

Альтернативные методы основаны на полимеразной цепной реакции (ПЦР), гибридизации рРНК микоплазм с флуоресцентно-меченными зондами и определении активности ферментов метаболизма микоплазм.